第7章 建筑结构抗震设计

3、房屋的总高度层数限值
震害调查表明，房屋层数越多，高度越大，震害越严重，破坏和倒塌的概 率也越高。砌体结构的层高不应超过3.6m，底框的底层不应超过4.5m。
4、最大高宽比 为了防止建筑物在水平地震作用下发生整体弯曲破坏，规范未规
定对这类建筑进行整体弯曲验算，而是对最大高宽比的限制做了 规定。
上柱震害
2）柱头及其与屋架联结的破坏。
柱顶与屋面梁的连接处由于受力复杂易 发生剪裂、压酥、拉裂或锚筋拔出、钢筋弯 折等震害。
3）柱肩竖向拉裂
在高低跨厂房的中柱，常用柱肩或牛腿 支承低跨屋架，地震时由于高振型的影响， 高低跨两个屋盖产生相反方向的运动，柱肩 或牛腿所受的水平地震作用将增大许多，如 果没有配置足够数量的水平钢筋，中柱柱肩 或牛腿产生竖向拉裂。
房屋附属物破坏——女儿墙、出屋面烟囱、垃圾道、 屋顶小间破坏严重。原因在于鞭梢效应影响，同时该 部位往往与主体结构连接较差，自身强度也低。
底部框架－抗震墙房屋的震害——上层砖房的破坏类 似于砖砌体房屋，但程度较轻。底部形成柔弱部位， 发生变形集中现象，破坏严重，甚至引起整个建筑倒 塌。
抗震设计基本要求
砖柱的震害现象有：
内部独立砖柱在底部发生水平裂缝，柱顶混凝土垫块底面出现水平 裂缝，少数发生错位；高低跨砖柱上柱水平折断，或支承低跨屋架 的柱肩产生竖向裂缝。
墙体的震害主要有：
山墙外倾，檩条由墙顶拔出，严重时山墙尖向外倾倒，端开间屋面 局部塌落；外纵墙在窗台高度处出现细微水平裂缝，较严重时水平 折断，并常伴有壁柱砖块局部压碎崩落，更严重时整个厂房横向倾 倒。
60
55
45
框架－抗震墙
130
120
100
抗震墙
140
120
100
部分框支抗震墙 120
100
80
框架－核心筒
150
130
100
筒中筒
180
150
120
板柱－抗震墙
40
35
30
9度 25 50 60 不应采用 70 80 不应采用
概念设计 —— 指一些在计算中或在规范中难以作出具体 规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析， 作出判断，以便采取相应的措施。
主拉应力 斜裂缝
6度区 女儿墙、小烟囱严重破坏。 7度区 少数房屋轻微损坏，少数中等损坏，个别严重。 8度区 多数出现震害，近半数达到中等和严重破坏。 9度区 房屋普遍遭到破坏，多数达到严重破坏，个别倒塌。 10度区 少数严重破坏，大多数倒塌。 多数砖房的抗破坏能力很低，但仍具有较高的抗倒塌能力。仅在9度以上
纵横墙——如果纵横墙咬槎连接不好，就会出现竖向裂缝，严重 时纵墙外闪或倒塌，在未设圈梁的房屋中更易发生。
楼梯间破坏 ——由于楼梯间横墙间距小，刚度大，地震剪力大， 而空间刚度小，踏步板使墙体削弱等，使得楼梯间墙体较其它墙 体震害严重。
楼板与屋盖——装配式楼屋盖由于板缝过小或灌浆不 实，地震时预制板板缝易于拉开。另外，板的搁置长 度过短使楼板掉落。
所谓的三水准抗震目标，可简单的概括 为：
1）小震不坏 2）中震可修 3）大震不倒
抗震设计的一般规定
抗震设计可以根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223）进行，根据建筑结构使用功能的重要性，可以分为 甲类、乙类、丙类和丁类四个类别：
特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重 大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害 后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。
圈梁的设置要求
构造要求
3、楼屋盖及其连接
4、楼梯间 由于楼梯间比较空旷，常常破坏严重。
7.3 单层工业厂房抗震设计
震害特征及其原因 和其他结构相比较，单层厂房的震害总的来说较
轻，且主要是围护结构的破坏。震害调查表明， 围护墙布置不合理是造成厂房震害的重要原因之 一，且大型墙板的震害明显轻于砌体墙。 厂房的山墙也易倒塌。如果山墙上直接铺有屋面 板，山墙的倒塌也引起有关屋面板的坠落。 以下分别按厂房横向排架和纵向柱列两个方向的 震害来进行分析。
❖ 结构破坏机理的概念； ❖ 力学概念； ❖ 由震害、试验现象等总结提供的各种宏观的和具体的经验等。 ★ 概念及经验要贯穿在方案确定及结构布置过程中， ★ 应体现在计算简图或计算结果的处理中， ★ 对某些薄弱部位的配筋构造起作用。
概念设计带有一定的经验性。但它和抗震计算、构造 设计等是不可分割、互为补充的抗震设计的重要组成 部分。
第7章
建筑结构抗震设计
我国近代发生的破坏性地震：
2010-04-17 08:58:56.9西藏自治区那曲地区聂荣县 5.2级地震； 2010-04-14 09:25:17.8青海省玉树藏族自治州玉树县 6.3级地震； 2010年04月14日07时49分许，青海省玉树藏族自治州玉树县(北纬 33.1，东经96.7)发生7.1级地震； 2010年02月25日，12时56分51秒，纬度：25.4 经度：101.9 在云 南省楚雄彝族自治州禄丰县、元谋县交界发生5.1级地震。 深度为16 千米；
屋架与柱顶连接处严重破坏
（4）支撑震害
在设有柱间支撑的跨间，由于其刚度大，屋架端头 与屋面板边肋连接点处的剪力最为集中，往往首先被剪 坏；这使得纵向地震力的传递转移到内肋，导致屋架上 弦受到过大的纵向地震力而破坏。当纵向地震力主要由 支撑传递时，若支撑数量不足或布置不当，会造成支撑 的失稳，引起屋面的破坏或屋盖的倒塌。另外，柱根处 也会发生沿厂房纵向的水平断裂。
横向地震作用下厂房主体结构的震害
厂房的横向抗侧力体系常为屋盖横梁(屋架)与 柱铰接的排架形式。在地震作用下，如果构件 或节点承载力不足或变形过大，将会引起相应 的破坏。主要震害现象有：
1．柱的局部震害
1）上柱柱身变截面处开裂或折断
上柱截面较弱，在屋盖及吊车的横向水 平地震作用下承受着较大的剪力，故柱 子处于压弯剪复合受力状态，在柱子的 变截面处因刚度突变而产生应力集中， 一般在吊车梁顶面附近易产生拉裂甚至 折断。
场地
即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区 、居民小和自然村或不小于1.0平方公里的平面面积。
按建筑 物震害 程度
有利 场地
不利 场地
危险 场地
坚
现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）
结构类型 6度
烈 7度
度 8度
框架
❖ 地震对建筑物的影响
地震 地面运动 地面加速度a0 建筑物加速度a
惯性力FE

ma

G
a g

G
1. 抗震设防类别 ❖ 根据建筑的使用功能的重要性，分为甲类、
乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。 2. 抗震设防标准 ❖ 甲类建筑 ❖ 乙类建筑 ❖ 丙类建筑 ❖ 丁类建筑
❖ 抗震设防的目标 —— 三水准要求：
5、抗震横墙的最大间距 楼盖要有足够的刚度，保证地震作用经由楼盖传到横墙，同时不
。 使纵墙发生过大变形而产生平面外弯曲破坏
6、房屋局部尺寸 窗间墙、小墙段、女儿墙等是抗震的薄弱环节。
多层砌体结构房屋的抗震构造措施
1、 构造柱 构造柱对砌体的初裂荷载无明显提高， 对砌体抗剪强度可提高10～30%，主要作 用是对墙体起约束作用，使之有较高的 变形能力，是一种有效的抗倒塌措施。
重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生 命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾 害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。
标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设 防的建筑。简称丙类。
适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害， 允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。
国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义为1935年由里 克特(Richter)给出，即地震震级M为 M = logA 震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放 的能量将差32倍。 ❖ 微震 —— 小于2级的地震； ❖ 有感地震 —— 2 ~ 4级地震，人能感觉到; ❖ 破坏性地震 —— 5级以上地震，能引起不同程度的破坏； ❖ 强烈地震 —— 7级以上的地震。
1、房屋的体型与防震缝 参考书《建筑体型与抗震设计》[美] 平面和竖向布置应规则，抗侧力构件应均匀布置，必 要时设置防震缝，将建筑分成规则的几个部分。
2、优先采用横墙承重或纵横墙承重方案 纵横墙宜均匀对称，上下连续，平面内对齐；楼梯间不 宜设置在房屋的尽端和转角处；墙体不应受到削弱。
不宜采用纵墙承重方案
2008年6月2日0时59分台湾台北市发生6.0级地震； 2008年5月12日14时28分四川汶川地震（8.0级）； 2005年11月26日江西九江地震（5.7级）；
唐山地震
唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房， 墙倒顶塌。
汶川地震
7.1 抗震设计总原则与基本要求
1. 地震震级： 震级是表示地震本身大小（释放能量多少）的尺度。目前，
构造柱和芯柱的设置要求
构造柱的构造要求
2、圈梁 设置圈梁是多层砌体房屋的一种经济有效的抗震措施，主 要功能是增强房屋整体性。 ⑴ 提高房屋的整体性，使纵横墙体保持整体箱形结构。 ⑵ 提高楼盖的刚度和整体性。 ⑶ 抑制墙体开裂，提高变形能力和稳定性。 ⑷ 减轻地基不均匀沉降对建筑的影响。
底部框架－抗震墙房屋——底部一层或两层由钢筋混凝土框 架－抗震墙承重，上部由多层砖墙承重的结构。常用于中 、小城市的临街住宅、旅馆、办公楼等建筑。 1923年日本关东大地震，7000幢砖石结构房屋，只有 1000幢能恢复使用。 1906年美国的旧金山地震，砖石房屋破坏特别严重 1948年，苏联的阿什哈巴德地震，砖石结构的破坏和倒 塌率为70%～80%。 唐山、海城等的震后调查也表明：